JPH0356070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は生体に電気刺激を与えるための低周
波電気刺激信号発生装置に関する。

（従来の技術） 従来より、生体にクラツシツク音楽を聴かせた
り或は好きな音楽を聴かせたりして聴覚刺激を与
えると、経験的観念で快、不快を感じたり或は他
へ意識を集中させる効果が生じるため、疼痛、肩
凝りその他の不快感を緩和したり治癒したりする
効果が現われることが知られている。一方、生体
に皮膚から電気刺激（経皮刺激（又は皮膚刺激と
もいう。））を与えると、同様に、疼痛、肩凝りそ
の他の不快感を緩和したり治癒したりすることが
知られている。

これらの刺激は少刺激よりも多刺激、規則刺激
よりも不規則刺激の方がよりフレツシユに感じ治
療効果等が高いことも知られている。

このような事実に基づいて、これらの刺激を利
用して痛覚、凝り等を軽減又は治療する方法が研
究されている。

従来、この種の電気的刺激を生体、特にその交
感・副交感神経に与えるための電気刺激信号発生
技術として、例えば、パルス頻度が時間的に変動
しないような電気刺激信号を発生させる方法、或
は特公昭56−5543号公報（文献）及び実公昭56
−22921号公報（文献）に開示された装置があ
る。

文献に開示されている技術は、音楽の信号を
周波数分析して信号のパワースペクトル密度が周
波数ｆに反比例するといういわゆる１／ｆゆらぎ
則に従つて、電気刺激信号の周波数を、10〜100
Hz範囲内の周波数間で0.5〜４秒というような比
較的長持続時間単位で、変化させながら電気刺激
信号を発生する技術である。

文献に開示されている技術は、電気刺激信号
としてのパルスの発生頻度及びこの同一パルス頻
度の発生持続時間の変動する不規則パルスパター
ンを予め記録媒体に記録させておき、記録媒体か
らの再生を１／ｆゆらぎ則に従つて行う技術であ
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、好きな音楽等であれば神経もそのテ
ンポに併せてさらに組織や細胞も同じテンポで同
期するので、疼痛緩和等の効果を高めることが出
来る。従つて、この効果は音情報として音量レベ
ル（音圧レベル）を用いると音楽のテンポに合せ
て皮膚刺激を生体に与えることが可能となる。

しかしながら、上述した従来技術は音の１／ｆ
ゆらぎ則に従つた周波数に基づいて皮膚刺激を与
える技術であるので、この刺激を音楽テンポに合
せることが困難であるという問題点があつた。

さらに、生体は音楽や音の聴覚刺激と、これら
の音情報を反映した皮膚刺激（電気刺激）とを併
用すると、いずれか一方の刺激のみの場合よりも
遥に心因性疼痛緩和等の治療効果が高いことが分
つている。さらに、その治療等の効果は、聴覚刺
激と電気刺激とが実質的に時間遅れがなく生体が
ほぼリアルタイム（実時間）で両刺激を受けると
感じるようにすると、一層大となる。

しかしながら、上述した従来技術によれば、い
ずれも生体に対して両刺激をリアルタイム刺激と
して与えることが出来ない。これがため、音楽或
は音が休止（休符や、音圧（音量）の低い場合）
している場合等でも電気刺激が生体に与えらえて
しまうため、生体の経験的心理緩和とのマツチン
グが図れず、従つてこのような電気刺激は生体側
からすると単なる刺激パターンの常時変化としか
感ぜず、疼痛等の緩和、治療効果はそれ程期待出
来無いという問題点があつた。

この発明の第一の目的は、上述した従来の問題
点に鑑み、聴覚刺激のテンポに合せて生体に電気
刺激（皮膚刺激）を与えるようにした低周波電気
刺激信号発生装置を提供することにある。

この発明の第二の目的は、聴覚刺激と実質的に
リアルタイムで生体に対して皮膚刺激を与えるよ
うした低周波電気刺激信号発生装置を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の低周波
電気刺激信号発生装置によれば、 電気刺激信号の制御に音源からの音情報を使用
しない装置であつて、 条件設定及び調整用の入力部と、刺激信号発生
部とを具え、この刺激信号発生部を、入力部に接
続されているこの入力部で設定および調整した条
件の制御情報が読出し自在に予め格納してある制
御部と、これら制御情報によつて制御された電流
刺激信号を発生する電流制御部と、これら制御情
報によつて制御された電圧刺激信号を発生する電
圧制御部と、これら制御信号によつてこれら電流
刺激信号及び電圧刺激信号を交互に切換えて電気
刺激信号として出力させる制御方式選択部とを含
む ように構成した装置である。

この場合、音源からの音情報は聴覚刺激にのみ
使用する。

この発明の実施に当り、電流及び電圧刺激信号
の制御情報を波形、周波数及び強度から選ばれた
一種以上の情報とし、これら制御情報を外部入力
によつて生体に最適な値に選択かつ可変可能とす
るのが好適である。

さらに、この発明の実施に当り、電流及電圧刺
激信号の交互切換えをランダムに行うのが好適で
ある。

さらに、この交互切換えの時間間隔を数秒〜数
十秒の範囲内でランダムに設定出来るものとす
る。特に、約２秒〜１分程度の切換え時間間隔と
するのが好ましい。

さらに、好ましくは、ここで用いる電気刺激信
号の周波数を０〜60Hzの範囲内の値の低周波数と
するのが好適である。

（作用） このように、この発明によれば、音情報の波形
に基づいて電流又は電圧制御を行つて電気刺激信
号の不規則変調を行つている。従つて、自己の好
きな音楽等の音情報の周波数、波形、強度を予め
記憶させておいて、その音楽のテンポに合せて生
体を電気刺激（経皮刺激）することが出来る。こ
れがため、生体が実質的にリアルタイムと感じる
タイミングで経皮刺激を与えることが出来るの
で、音楽療法において従来方法よりも疼痛緩和及
び治療効果を一段と高めることが出来る。

さらに、この発明の装置によれば、電流及び電
圧制御方式を交互に切換えて交互刺激を与えるの
で、電流刺激に対して生体が無感となるのを回避
出来、従つて、不快感の除去、疼痛効果の緩和、
治療効果の向上等を確実に図ることが出来る。

さらに、この発明の装置によれば、電気刺激信
号の周波数を低周波数、例えば０〜60Hzという低
周波領域内の周波数、としているので、自律神経
の固有振動（例えば、冷感時の防御としての「毛
立ち」や「ふるえ」は15Hz前後である。）に対す
る引込み現象により心身共にリラツクスさせるこ
とが出来る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき
説明する。

第１図はこの発明を説明するための基本構成を
示すブロツク図であり、第２図はこの発明を説明
するための低周波電気刺激信号発生装置の具体的
な一構成例を示すブロツク図である。

第１図において、低周波電気刺激信号発生装置
は基本的には低周波電気刺激信号を発生するため
の刺激信号発生部１０と、この刺激信号発生部１
０を動作させるために必要なデータを選択供給す
るためのホスト部１２と、発生した刺激信号を生
体に対し与えるための電極部１４とを具えてい
る。

基本構成の説明 この実施例では、ホスト部１２には、刺激信号
発生部１０に対し所要の条件、例えば振幅（強
度）、波形、周波数、刺激パターン、電流制御又
は電圧制御等の制御方式、電極選択及びその他の
条件の初期設定或は適正条件の調整、及び刺激信
号発生開始等を行うための各種の信号を入力させ
るための入力部２０を主として具えている。さら
に、このホスト部１２には音楽等を発生する適当
な音源装置、音源装置からの音情報を再生するス
ピーカ、イヤホン等の電気音響変換装置等、或は
発生した電気刺激信号を可視表示するための表示
部２１等を設けることも出来るし、これら音源装
置等をホスト部１２に設けずに外部装置（音源装
置を１６で示す）として用意し、刺激信号発生部
１０に接続出来るように構成しても良い。

この実施例においては、刺激信号発生部１０
は、音源装置１６からの音量レベルを検出し、検
出した音量レベルに対応して、電流及び又は電圧
刺激信号の物理量例えば周波数、振幅（強度）或
はパルス数の制御を行うという電流及び又は電圧
制御方式で、電気刺激信号を常時変調しながら、
当該電気刺激信号を出力する構成とする。この場
合、電気刺激信号の周波数は、ほぼ０〜50Hzのプ
リセツト周波数範囲内の、この装置を使用する者
にとつて快適と感じるある低周波数に選択設定し
て刺激信号を発生することが出来るように構成す
るのが好適である。これがため、この刺激信号発
生部１０には、主として、物理量を制御するため
音量レベルを所要の制御量に変換すると共に他の
所要の制御をコントロールするためのCPU（中央
処理装置）を含む制御部３０と、この制御量によ
つて電流を制御する電流制御部４０と、この制御
量によつて電圧を制御する電圧制御部５０と、電
流制御部４０及び電圧制御部５０から生ずる電圧
刺激信号及び電流刺激信号を選択するための制御
方式選択部６０と、出力部７０とを具えている。

さらに、この実施例においては、この刺激信号
発生部１０には、音量レベルによらずに、有音時
にはほぼ200Hz以下の音の波形及び無音時には擬
似的に発生させた音波形で、電流及び電圧の波形
制御を行つて電気刺激信号のリズムを制御するこ
とによつてリズム刺激（リズム変調ともいう）を
行うための波形制御部８０を具えている。

さらに、この実施例においては、制御部３０に
は、音楽や音情報には無関係に電流制御方式と電
圧制御方式とをランダムに交互切換えを行うた
め、生体への刺激のパラメータである波形、パル
ス幅、周波数、強度（振幅）、切換等の各制御信
号を発生するための手段を具えている。この制御
手段により、後述するように、電流又は電圧の電
気刺激信号のアナログ又はデイジタル的パターン
を生体毎に任意好適な刺激パターンに設定するこ
とが出来る。

具体的構成の説明 以下、第２図の具体的構成及び制御方法につき
説明する。同図において、第１図に示した構成成
分と同一の構成成分については同一の符号を付し
て説明する。また、この実施例で説明する具体的
構成及び制御方法は単なる好適例であるので、こ
の発明はこの実施例にのみに限定されるものでは
ない。

＜ブロツク回路の説明＞ 第２図において、ラジオ、テレビ、その他の音
響装置等の音源装置１６からの音情報を増幅器９
０を経て音量対DCレベル変換器９１に送り、得
られた音量レベル信号Ａ／Ｄコンバータ９２に送
る。一方、増幅器９０からの出力を、外部スイツ
チSWで音量調節出来る電子ボリユーム９３、増
幅器９４を経て例えばスピーカ、イヤホン等の電
気音響変換器９５に送り再生し、聴覚刺激を与え
る。尚、これらの再生系はこの電気刺激装置に必
ずしも設ける必要はなく外部音源装置１６に具え
られているものを用いても良い。

また、所要に応じ、増幅器９４の出力を表示部
２１のDC変換器２２を経て例えばLEDのような
発光表示部２３で音情報の変化を表示させること
が出来る構成とすることが出来る。また、この発
光表示部２３をホスト部１２に設けても良い。

この実施例では、制御部３０は、ホスト部１２
の入力部２０からの信号を無線又は有線で受信す
る直列インタフエース３１、このインタフエース
３１からの信号に応じて各種の処理を行うCPU
３２、このCPU３２での処理等に必要なデータ
を所要に応じて書込みかつ読取りされるRAM
（ランダムアクセスメモリ）３３、CPU３２での
処理等に必要なデータを予め格納しておき所要時
に読出されるROM（リードオンリーメモリ）３
４、CPU３２がセツトしたデータに対して任意
の周波数を内部クロツクとして自動的に出力する
PTM（プログラマブルタイムユニツト）３５、制
御部３０からの各種の制御信号を含む出力を他の
構成部へ出力するための出力ポート３６、制御部
３０への入力、例えばPTM３５から周波数の１
サイクルの終了を検出するための信号、を受ける
入力ポート３７を主として具えている。

出力ポート３６からの出力の一部はパルス数発
生器９６と、PTM３５及びパルス数発生器９６
からの信号の切換スイツチ９７に制御信号として
送る。

この実施例では、電流制御部４０及び電圧制御
部５０はそれぞれ波形発生部４１、発生した電圧
波形を選択的に取り出すための例えば電子スイツ
チ等で構成した波形選択部４２を共通に具えてい
る。この波形発生部４１の周波数クロツク部４３
には、切換スイツチ９７を経て周波数又はパルス
数制御信号を送り、また、出力ポート３６からは
周波数制御信号を送る。さらに、出力ポートか
ら、発生させる電圧波形のパルス幅を変えるため
のデータを、この回路４１のパルス幅データ部４
４に送る。

この波形発生部４１には、波形発生回路４５を
設ける。この波形発生回路４５は例えば第３図Ａ
〜Ｋに示すような種々の電圧波形の信号を個別に
出力出来る多数の回路を具え、これら電圧波形信
号の周波数を周波数のクロツク部４３からの信号
で制御出来ると共に、信号の幅をパルス幅データ
部４４からのデータによつてそれぞれ変えられる
ように構成してある。このような波形発生回路４
５、周波数のクロツク部４３及びパルス幅データ
部４４は、従来電子回路技術を用いて容易に形成
出来、何等特殊な回路構成とする必要はない。こ
れら波形発生回路４５のうちの少なくとも一つ又
は二つ以上の回路を作動させて所要の一種又は二
種以上の電圧波形パターンを出力させるかを、出
力ポート３６からの制御信号を波形セレクト信号
として受けて、選択出来る構成となつている。ま
た、波形発生部４１から出力された電圧波形パタ
ーンのうち一種又は二種以上を、波形選択部４２
において、同様に出力ポート３６からの波形セレ
クト信号に基づいて、選択し取り出せるように構
成する。この波形選択部４２の回路構成も従来の
電子回路技術を用いて容易に構成することが出
来、この回路も何等特殊な回路構成とする必要は
ない。

この波形選択部４２で選択された一方の電圧波
形信号を電流制御部４０の強度（振幅）設定回路
４６を経て電流刺激発生回路４７に供給する。ま
た、他方の電圧波形信号を電圧制御部５０の電圧
刺激発生回路５１に供給する。

電流制御部４０においては、強度設定回路４６
に入力した電圧波形信号は出力ポート３６からの
制御信号によつて任意好適な振幅に設定され、電
気刺激発生回路４７においてその入力電圧波形パ
ターンを維持した、換言すれば電圧波形のパター
ンと同一のパターンの電流波形の電気刺激信号に
変換して出力する。

一方、電圧制御部５０においては、波形選択部
４２を経て供給電圧刺激発生回路５１に入力した
電圧波形信号は、出力ポート３６からの強度（振
幅）及び周波数制御信号によつて、所要に応じ任
意適当な強度及び又は周波数に変えられて、電圧
波形の電気刺激信号として出力する。

さらに、この実施例では、これら電流制御及び
電圧制御のいずれの方式で形成されている電気刺
激信号を生体への皮膚刺激として与えるかを選択
するための制御方式選択部６０を設けてある。こ
の選択は、出力ポート３６からの選択方式制御信
号によつて、行うことが出来、所要に応じて、電
流制御方式又は電圧制御方式のいずれか一方のみ
を選択するか、或は両制御方式をランダムに交互
選択することが出来るように構成してある。

この制御方式選択部６０を経て得られた電気刺
激信号をこの低周波電気刺激信号発生装置の出力
部７０に送る。この出力部７０には、生体の所要
の一つ以上の箇所に皮膚刺激を与えるための電極
を接続し、いずれの電極を選択するかを出力ポー
ト３６からの電極選択制御信号で制御出来るよう
に構成する。

さらに、この実施例においては、波形制御部８
０は、増幅器９０からの音情報を検出する例えば
コンパレータ８１、ほぼ200Hz以下の音情報を通
過させるローパスフイルタ８２、音情報の休止期
間に擬似的に音波形を発生するリズム発生器８３
及びコンパレータ８１が音情報を検出した時にロ
ーパスフイルタ８２からのほぼ200Hz以下の音情
報を選択し、検出しない場合にはリズム発生器８
３の擬似音情報を選択して波形選択部４２にリズ
ム変調（刺激）波形として送るための選択スイツ
チ８４を具えている。一方、これらの音情報はリ
ズム刺激表示信号としてＡ／Ｄコンバータ９２を
介して制御部に送り、その出力ポートからの制御
信号によつて表示部２１でリズム表示させること
が出来るように構成する。

電気刺激信号発生のための制御方法 この発明では、皮膚刺激するための電気刺激信
号の周波数を低周波数とする。この場合の周波数
領域は生体が快適と感じるほぼ０〜60Hzの範囲と
する。そして、音源からの音量レベルに対応した
電流制御及び電圧制御のいずれか一方又は双方の
制御方式によつて、電気刺激信号の変調を行う方
法である。

この電気制御方式の場合には、生体の細胞は電
荷をエネルギーとして感じ、電圧制御方式の場合
には電圧を振つているので神経に良い体感を同じ
にすると電流が少なくて良い。いずれの制御方式
においても生体に固有の快感を与えることが知ら
れている。

この発明の実施例では、 音量レベルと関係して、電流及び電圧の周波
数、振幅及びパルス数を制御して電気刺激信号
の変調を行う場合、 音量レベルを使わずに、ほぼ200Hz以下の音
波形と擬似音波形とを適時使用して電流及び電
圧を制御して電気刺激信号のリズム変調を行う
場合、 音情報を用いずに、制御部に予め設定してあ
る種々の制御情報（波形、周波数、振幅）の組
み合わせに基づいて電流及び電圧パターンを制
御して電気刺激信号の刺激パターン変調を行う
場合 とがある。

以下の説明において、さらに第４図〜第１６図
を参照する。第４図はテーブル変換を説明する
図、第５図はCPU３２の機能ブロツク図、第６
図〜第１４図は動作の流れ図で、各処理ステツプ
をＳで表わして示す。

[] 音量レベルを使用 ＜周波数変調＞ まず、電源スイツチを入れ、音源装置１６を
作動させて音楽等の音情報を発生させ、聴覚刺
激を与える。

音源装置１６からの音情報を音量対DCレベ
ル変換器９１及びＡ／Ｄコンバータ９２によつ
て実時間処理で例えば第４図の上欄に示すよう
に256ビツトの音量レベルに変換する。

一方、ホスト部１２の入力部２０（例えば、
入力キー）によつて、治療データとして、変
調、波形、周波数、電極選択、制御方式その他
の所要の初期情報を刺激信号発生部１０の制御
部３０へ入力する。この初期情報に基づいて
CPU３２の設定手段１０２によつて処理を行
い（S1）、対応する制御情報をROM３４から
読出すか又は所要の制御情報に変換処理を行つ
て、これら制御情報をそれぞれ出力ポート３６
から対応する各構成成分に送り（S2）初期条
件を設定する。

例えば、波形発生部４１に波形セレクト信号
を送つて波形発生回路４５を作動させ、またパ
ルス幅データ部４４にその制御信号を送り適当
なパルス幅に初期設定する。

また、初期周波数情報を周波数のクロツク部
４３に送り、電気刺激信号の波形が同一のとき
に生体が最大刺激を感じるような周波数例えば
30Hzとなるように、波形発生回路４５からの電
圧波形信号の周波数を初期設定する。この周波
数の初期設定は音源装置１６からの音情報の有
無に無関係に設定する。

また、これと同時に、電圧制御及び電流制御
の方式選択部６０に制御信号を送り、どちらか
一方の制御方式による電気刺激信号を選択す
る。

さらに、これら電気刺激信号の強度は、入力
部２０での選択に応じてROM３４から読取つ
た制御信号を強度設定回路４６及び電圧刺激発
生回路５１に送つてその都度設定する。この強
度は使用者が快適であると感じるまで、調整し
て設定することが出来る。

この刺激強度が適切となつた時、ホスト部１
２の入力部２０のスタートキーをオンにしてス
タート入力を制御部３０に送り、CPU３２の
処理によつて治療開始データを刺激信号発生部
１０に送り（S3）、制御部３０がＡ／Ｄコンバ
ータ９２から音量レベルの取込みを開始する
（S4）。この取込みは、CPU３２によるサンプ
リングにより行い、サンプリング毎に得られた
各音量レベルをRAM３３に一旦書込み（S5）、
所要に応じてRAM３２からCPU３２に順次読
出し（S6）、CPU３２で256ビツトの音量レベ
ルを16段階に変換する（S7）。このレベル変換
の際、音量が「０」の場合はもとより、音量が
低い場合にも強制的に「０」の段階として電気
刺激信号強度を「０」にするようになしてい
る。この16段階の音量レベルを低周波領域の対
応する周波数にそれぞれ変換する（S8）。この
変換は、例えば、ROM３４に予め各音量レベ
ルに対応する変換周波数をテーブル状に格納し
ておき、音量レベル毎に周波数変換テーブルと
対比させて、対応する周波数を読出して行う
（S8）。この周波数情報を出力ポート３６を経
て対応する構成成分に送る（S9）。この場合好
ましくは、サンプリングを、生体が実質的にリ
アルタイムと感じる速さ、例えば約0.01〜0.5
秒の範囲内の周期で行うのが好適である。ま
た、周波数変換テーブルは例えば第４図に示す
ように、16段階の音量レベルのそれぞれに対し
て、０〜60Hzの範囲好ましくは生体が一番心地
良いと感じる刺激周波数である０〜30Hzの範囲
内の個別の周波数を割り当てる。例えば、第４
図からも理解出来るように、音量レベル「０」
は1.5Hz、「１」は２Hz、…「５」は５Hz、…
「10」は10Hz、「11」は15Hz、…「15」は30Hzと
いうように設定してある。このように、CPU
３２には、このようなサンプリングを行つて周
波数変換する変換手段１０２（第５図）を具え
ている。

サンプル毎に音量レベルが周波数変換されて
出力ポート３６から逐次出力されると、この周
波数が波形発生部４１の周波数クロツク部４３
及び電圧刺激発生回路５１に供給されて、初期
設定した周波数から、順次に送られてくる音量
レベルに即応した新たな周波数に更新され、よ
つて、電流又は電圧の周波数のアナログ的制御
が行われ、電気刺激信号の周波数変調がアナロ
グ的に自動的に達成される。

このように、音楽・音を聴覚刺激として行
い、その音源装置１６からの音量レベルを聴覚
刺激と実質的にリアルタイムでサンプリングす
ると共に、このサンプリング時間と同じ時間で
常に音量レベルに対応した周波数に電気刺激信
号の周波数を変調して経皮刺激を与えている。

この周波数変調の最大の特長は、リアルタイ
ムに近いサンプリングと、このサンプリングに
即応した電気刺激（経皮刺激に対応する。）の
設定にある。この実施例では、音量（音圧）レ
ベルが「０」又は極く低いレベル（最大レベル
の16分の一以下）では例えば1.5Hz以下の周波
数に設定している。このように、音楽の休止や
音量の小さい場合における次の刺激までの待ち
時間は、例えば１Hzでは１秒、0.5Hzでは２秒、
0.25Hzでは４秒となる。従つて、事実上の音楽
からすると、休止時や音量の低い場合には、経
皮刺激を行わないこととなる。この経皮刺激の
無刺激時間が聴覚刺激の無刺激時間と実質的に
同期しているため、好みの音楽によつて大脳皮
質は経験的観念による音楽の世界で神経支配が
起つて、疼痛を感じさせなくなり、治療効果が
上る。

ところで、次の経皮刺激までの待ち時間が長
くなると、事実上、聴覚刺激に即応しない場合
が生ずる。そこで、この実施例では、刺激信号
発生部１０の制御部３０は、この待時間を変換
周波数と音量レベルとで常時観察して、待時間
が長くなる場合には、新たにサンプリングされ
た音量レベルに対応する周波数に強制的に変換
するような周波数強制変換手段１０３を具え
る。

この周波数強制変換手段１０３の動作の流れ
の一例を第８図を用いて説明する。

先ずサンプリングされた音量レベルが最大レ
ベルの16分の１以下であるかにつき判定処理を
行う（S10）。イエス（Ｙ）の場合には音量レ
ベルの治療強度段階を「０」段階にセツトする
（S11）。ノー（Ｎ）の場合には、現在の周波数
が例えば５Hz以下であるかの判定処理を行う
（S12）。次に、周波数が５Hzより高い場合に
は、この周波数の１サイクルが終了しているか
否かの判定処理を行う（S13）。１サイクルを
終了していない場合には、治療強度を設定強度
（初期設定強度）に設定する（S16）。１サイク
ルを終了している場合には、音量レベルを次の
サンプリングで得られた音量レベルに対応する
周波数に変換し（S15）、ステツプS16を経て出
力させる。

上述のステツプS13での判定処理で現在の周
波数が５Hz以下である場合には、直前のサンプ
リングでの音量レベルと比較し（S14）、現在
の音量レベルの方が高い場合には、ステツプ
S15の処理で強制的に現在の音量レベルに対応
する周波数にセツトし、続いてS16の処理を行
つて出力する。また、現在の音量レベルが低い
場合には、ステツプS16の処理を行う。この一
連の処理は、この電気刺激信号発生装置の作動
中常時行う。尚、上述した実施例では、変換手
段１０２と、周波数強制変換手段１０３とを別
個に設けた機能ブロツクの場合について説明し
たが、変換手段１０２に周波数強制変換手段１
０３を組み込んだ構成とすることも出来る。ま
た上述した動作の流れに限定されるものではな
く、別の流れであつても良い。

＜振幅変調＞ 先ず、周波数変調の場合と同様に、初期設定
を行う（第５図及び第６図）。この場合、初期
設定された強度は生体に対し最大刺激を与える
最大強度であり、これが設定強度である。この
設定強度はRAM３３に書込まれ随時読出され
る状態にある。

次に、サンプリングによつて８ビツトデータ
の音量レベルが順次に取込まれると、設定強度
はその０〜100％の範囲内でこの新たに取込ま
れた音量レベルに対応した強度（振幅）に順次
に実時間で更新され、よつて電気刺激信号の振
幅変調が達成され、よつて経皮刺激強度の変調
を達成することが出来る。この振幅（強度）変
換は常時行われる。

この振幅変調は、この実施例では、CPU３
２の治療強度設定手段１０４を用いて主として
行うことが出来る。

この振幅変調処理（第９図参照）は、先ず、
RAM３３から設定強度を読出し（S20）、次
に、このRAM３３から８ビツトデータの音量
レベルを読出す（S21）。続いて、次式（）
の式の演算を行うため、この音量レベルの８ビ
ツトデータを256で除算し、得られた商に設定
強度を乗算して治療強度すなわち振幅制御値を
算出する（S22）。尚、この算出過程はこれに
限定されるものではない。

治療強度＝設定強度×｛（音量レベルの
８ビツトデータ）／256｝……（） この場合、好ましくは、振幅制御値として設
定強度の０〜100％の範囲内で24段階の電気刺
激信号強度が得られるように設定するのが良
い。また、音楽・音の音量レベルが「０］又は
極く低い場合には、強制的に電気刺激信号強度
を「０」に設定する。しかし、この強度は
「０」にしなくても、音量レベルが低いと強度
も低くなるので、生体としては感じなくなり、
音楽・音に体感は適合する。

また、治療強度設定手段１０４の機能ブロツ
クで演算処理を行う例につき説明したが、
ROM３４に変換テーブルとして治療強度（振
幅制御値）を格納しておき、この変換テーブル
を読出して治療強度に変換しても良い。

このようにして得られた振幅制御値を出力ポ
ート３６から出力して強度設定回路４６及び電
圧刺激発生回路５１に送り、電流及び電圧刺激
信号の振幅を変調する。この場合にも、周波数
変調の場合と同様に、制御方式選択部６０によ
つて電流又は電圧制御方式の一方を選択する。

この振幅変調の場合には、周波数変調の場合
と同様にその音源装置からの音量レベルを聴覚
刺激と実質的にリアルタイムでサンプリング
し、サンプリング時間と同じ時間で振幅変換し
て電気刺激信号の振幅を設定強度の０〜100％
の範囲内で実時間的に設定している。

この振幅変調の特長は、音楽の休止や音量が
小さい場合には出力刺激をしない点にあり、周
波数変調の場合と同様に、経皮刺激の無刺激時
間を、音楽に合せて作り出すことが出来、音楽
療法においてその効果が大となる。

＜パルス数変調＞ この場合にも、前述した周波数変調の場合と
同様に初期設定を行うが、周波数の代わりにパ
ルス数発生器９６から例えば一例として16パル
ス／秒（30Hzに対応する。）のパルス速度でパ
ルスを発生させるように初期設定する（第５図
及び第６図）。

次に、サンプリングによつて８ビツトデータ
の音量レベルが順次に取込まれると、初期設定
パルス数を最大パルス数とした範囲内でこの新
たに取込まれた音量レベルに対応したパルス数
に順次に実時間で更新され、よつて電気刺激信
号の制御が達成され、よつて経皮刺激のパルス
数制御を達成することが出来る。このパルス数
変調は常時行われる。

このパルス数変調は、この実施例では、
CPU３２のパルス数設定手段１０５を用いて
主として行うことが出来る。

パルス数変調処理（第１０図参照）は、先
ず、RAM３３から16段階のレベルに分割され
た音量レベルを読出し（S23）、次に、対応す
るパルス数変換値をROM３４においてテーブ
ル変換して求め（S24）、続いて次式（）に
従う演算を行う（S25）。

パルス数制御値＝(16段階の変換値-1)
……（） この実施例によれば、式（）に従つて、パ
ルス数制御値を算出して、これを出力ポート３
６からパルス数発生器９６に送り、これよりサ
ンプリングされた音量レベルに即応して対応す
るパルスレイトでパルスを発生させ、切換スイ
ツチ９７を経て波形発生部４１の周波数クロツ
ク部４３に送る。従つて、電流及び電圧刺激信
号をパルスとして発生するパルスレイトを制御
することが出来る。この場合のパルス数を、好
ましくは、生体が心地良いと感じる０〜30個／
秒の範囲内の個数とするのが好適である。

この式によれば、パルス数は音楽の休止時や
低音量の時に「０」となる。

尚、パルス数制御値の算出は式（）に限定
されるものではなく、他の算出方法に従つても
良い。また、これら算出の代わりにROM３４
に音量レベルに対応するパルス数制御値をテー
ブル状に格納しておいて、テーブル変換して求
めても良い。

このようにパルス数変調を行つても、前述の
周波数変調の場合と同様に、聴覚刺激と実質的
にリアルタイムで経皮刺激を与えることが出来
る。

[] 音量レベルの不使用 ＜リズム変調＞ この処理につき説明する（第１１図）。この
場合には、ホスト部１２の入力部２０から治療
データとして変調、波形、刺激パターン、制御
方式、電極選択等の設定条件を制御部３０へ入
力させる。この処理につき説明する。上述した
同波数変調等の場合と同様に、これら設定条件
に基づいて初期設定を行なう。この初期設定に
際し、強度を強く感じやすくするため、波高が
大きい波形を用いる。そして、例えば、生体が
最適刺激と感じる刺激パターンとなつた時に治
療を開始する。先ず、CPU３２の変調方式設
定手段１０６によつてリズム変調指令情報を出
力ポートから波形制御部８０へ送り、この波形
制御部８０を作動させる（S30）。音源装置１
６からの音情報の有無を判定し（S31）、これ
が出力している場合にはコンパレータ８１によ
つて例えばレベル比較によりこれを検出し、選
択スイツチ８４をローパスフイルタ８２へ切換
えてほぼ200Hz以下の音情報をリズム変調波形
として波形選択部４２に送る（S32）。一方、
音情報が無い場合には、このコンパレータ８１
によつてリズム発生器８３からの疑似音波形を
リズム変調波形として波形選択部４２へ送る
（S3）。次に、変調方式設定手段１０６からの
指令により、波形選択部４２を切換えてリズム
変調波形のみを選択して後段に送るように設定
する（S34）。

この波形選択部４２より電圧刺激発生回路５
１へ送ると共に、強度設定回路４６を経て電流
刺激発生回路４７へ送る（S32）。両リズム変
調波形で電流及び電圧刺激信号のリズム及び又
は強度をそれぞれ制御して（S33）、前述の他
の変調方法の場合と同様に電流又は電圧制御の
いずれかの方式で電気刺激信号として出力させ
る。よつて、生体にリズム及び強度刺激を与え
ることが出来る。

この実施例において、ほぼ200Hz以下のロー
パスフイルタ８２を用いたのは、その範囲の周
波数の刺激パターンで得られる刺激がベースや
ドラムに合致した刺激となるからである。

このリズム刺激によつても生体の不快感を緩
和したり治療したりすることが出来る。

[] 音源装置を用いない刺激パターン変調 ＜電流及び電圧制御方式の交互切換え＞ この場合には音楽に関係なく、制御部３０に
おいて刺激パターンの選択されたパラメータを
自動的に変えるように構成したものである。刺
激のパラメータとして、代表的なものに、波
形、パルス幅、周波数及び強度がある。

この実施例では、周波数及び強度を可変パラ
メータとした二つの例につき刺激パターン変調
処理を説明する（第２図、第５図、第１２図）。

先ず、ROM３４には予め各パラメータの初
期設定値及び周波数及び強度の可変パラメータ
値をそれぞれ格納しておく。

この刺激パターン変調処理につき説明する。

周波数可変 前述した各変調方式の場合と同様に、入力
部２０からの指令により、変調方式設定手段
１０６によつて刺激パラメータ変調を指令し
（S40）、設定手段１０１によつて波形、パル
ス幅及び強度の初期設定を行う（S41）。次
に、この指令に基づき刺激パラメータ設定手
段１０７を作動させてROM３４から周波数
を読取り、これを出力ポート３６から波形発
生部４１及び電圧刺激発生回路５１へ出力す
る（S42）。この周波数は固定であつてもラ
ンダムに変化しても良い。次に、前述した周
波数変調の場合と同様に電気刺激信号を制御
する（S43）。次に、前述の変調方式設定手
段１０６でこの変調方式を選んだことに基づ
き、この手段１０６により制御方式選択部６
０に、電流及び電圧刺激信号を一定またはラ
ンダムな切換え速度で交互に出力する指令を
与え、これらの刺激信号を交互に出力させる
（S44）。これがため、生体に交互刺激を与え
ることが出来る。

この交互切変えは入力部２０からの指令に
従つてROM３４から読み出して出力させ
る。この処理を設定手段１０１で行わせるこ
とも出来る。

強度可変 この場合には、基本的には前述の周波数可
変の場合と同様にして処理が行われるため、
第１２図において周波数を強度（振幅）と置
換えた処理を行えば良い。しかし、周波数の
初期設定は設定手段１０１からPTM３５へ
制御信号を送り、このPTM３５より、自動
的に周波数をロツクさせる。この強度可変に
よつて刺激パターン変調を行い、生体に交互
刺激を与えることが出来る。

このように、いずれの種類の刺激パターン
変調においても、刺激パターンはCPU３２
に予め格納してあるプログラムによつて制御
される。

ところで、この刺激パターン変調の場合に
は電流及び電圧刺激信号を交互に切換える
が、その切換え時間を数秒〜数分とするが、
好ましくは、約２秒〜１分程度とするのが好
適である。

このような交互切換えによる交互刺激を与
える理由は以下の通りである。例えば、電流
制御を正弦波、指数関数波形とし、電圧制御
を方形波、針状波形として生体刺激を行つた
場合、電圧制御時と同じ電流値でも電流制御
では無刺激となる。生体は無刺激と感じて
も、電流制御では生体に電荷を与えているの
で、麻酔時や子供、或は電気嫌いの人の場合
には、電流刺激は有効である。しかし、電流
刺激だけでは無感となるため、電圧と電流刺
激とを交互に切換えることによつて有感刺激
を与えるのである。

この装置の主要制御の動作の流れ 第１３図はこの装置の主要動作の流れの一例
を示す図である。

先ず、入力部２０か信号を受信しているかを
判断し（S50）、受信している場合にはその判
断のデータ及び各データのセツトを行つた後、
又受信していない場合には直接次の周波数変調
処理に進む。

次に、周波数変調か否かの判断を行い
（S52）その指令がある場合には周波数変調の
処理を行つた後（S53）、又、その指令が無い
場合には直接次の処理に進む。

次に、振幅変調か否かの判断を行い（S54）
その指令がある場合には振幅変調の処理を行つ
た後（S55）、又、その指令が無い場合には直
接次の処理に進む。

次に、リズム変調か否かの判断を行い
（S56）その指令がある場合にはリズム変調の
処理を行つた後（S57）、又、その指令が無い
場合には直接次の処理に進む。

次に、パルス数変調か否かの判断を行い
（S58）、その指令がある場合には周波数変調の
処理を行つた後（S59）、又、その指令が無い
場合には直接次の処理に進む。

次に、変調なしか否かの判断を行い（S60）、
変調指令がない場合には変調なしの処理を行つ
た後（S61）、又、その指令がある場合には直
接次の処理に進む。

次に、その他の所要の処理例えば刺激パター
ン処理等を含む処理のコントロールを行う。

尚、この処理はこの装置の動作中繰り返し行
なわれる。又、これらの各変調方式の種類その
有無の判定処理はCPU３２の変調方式設定手
段１０６で行い、その結果をそれぞれ周波数強
制変換手段１０３、治療強度設定手段１０４、
パルス数設定手段１０５、刺激パラメータ設定
手段１０７へ信号を送り、それぞれの処理を開
始させる。

音量レベルデータのCPUでの処理 第５図においてＡ／Ｄコンバータ９２から
CPU３２へ入力した音量レベルデータは、変
換手段１０２において、第１４図の流れ図に示
すように、先ずＡ／Ｄコンバータ９２からのデ
ータ値を256段階の８ビツトデータに変換して
RAM３３にセツトする（S63）。このセツトさ
れたデータを16段階に変換しRAM３３の別の
領域にセツトする（S64）。

電流刺激発生回路及び電圧刺激発生回路 次に、第２図で説明した電流刺激発生回路４
７及び電圧刺激発生回路５１につき第１５図及
び第１６図を参照して簡単に説明する。

これら両回路４７及び５１は従来既知の電子
回路技術でハード構成で容易に組むことが出来
る。

電流刺激発生回路 第１５図にこの回路の一例のブロツク図を
示す。この回路は既に説明したように入力電
圧の波形と同一波形の電流を出力する回路で
ある。

この回路は、例えば、オペアンプ、フオト
カプラ、ダーリントン回路等を主として用い
た回路で、第一段１１０、第二段１２０及び
第三段１３０から構成する。

第一段１１０は定電圧レベルで電圧波形を
電流波形に変換するため、オペアンプ１１１
とフオトカプラの発光素子１１２とを組み合
わせて構成し、入力電圧を光出力に変換す
る。

第二段１２０はフオトカプラの受光素子１
２１と、受光素子からの電流を電圧に変換す
る電流対電圧変換回路１２２と、電圧を増幅
するオペアンプ１２３とで構成し電圧を出力
する。

第三段１３０は電圧をさらにオペアンプ１
３１で増幅した後ダーリントン回路に送り電
流に変換し、これより出力電流を発生する。
この際、ダーリントン回路１３２の出力をオ
ペアンプ１３１側にフイードバツクすること
によつて、この出力電流が与えられる生体の
インピーダンスが変化しても常に入力電圧波
形と一致した波形の電流を出力出来るように
形成してある。

この電流刺激発生回路４６の回路構成は何
等この実施例の構成に限定されるものではな
く、他の構成であつても良い。

電圧刺激発生回路 この回路は入力電圧を単に増幅する回路で
あり、例えばその構成の一例を第１６図にブ
ロツク図で示す。この回路５１はオペアンプ
１４１とその増幅電圧出力を増幅するプツシ
ユプル増幅器１４２とで構成し、入力電圧の
振幅及び又は周波数が所要により換えられた
電圧を出力するようにしてある。この回路５
１も上述した実施例の回路構成にのみ限定さ
れるものではなく、他の構成であつても良
い。

この発明を達成するための制御及び又は装
置の構成は上述した実施例で説明した方法及
び構成に何等限定されるものではなく、この
発明の範囲内において種々の変更を行えるこ
と明らかである。

例えば第２図等に示した装置の構成は他の
構成であつても良く、又その動作方法も上述
した動作手順にのみ限定されるものではな
い。

上述した周波数変調、振幅変調、パルス変
調、リズム変調及び刺激パターン変調（交互
刺激）を任意に組み合わせて電気刺激信号を
発生させることも可能である。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明
によれば、予め制御部に格納されている制御情報
を読み出して、自己の好みの音楽のテンポに合わ
せて生体をリアルタイムで電気刺激出来るので、
音楽療法において、従来の１／ｆゆらぎ則に従う
場合よりも、疼痛緩和及び治療効果を一段と高め
ることが出来る。従つて、治療時に音源を用いな
くてもよい。また音源を治療時に用いる場合に
は、治療時に音源からの音情報を聴覚刺激として
用いるだけでもよく、或いは、音源が無音状態と
なつた場合に、無音期間中にも治療を行うことが
できる。

さらに、この発明によれば、電流及び電圧制御
方式を交互に切変えて交互刺激を与えるので、電
気刺激に対し生体が無感となるのを回避出来、従
つて、不快感の除去、疼痛効果の緩和、治療効果
の向上等を確実に図ることが出来る。

さらに、低周波の電気刺激信号を用いているた
め心身のリラツクスを図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の説明に供する低周波電気刺
激発生装置の基本構成を示すブロツク図、第２図
はこの発明の説明に供する低周波電気刺激発生装
置の具体的構成例を示すブロツク図、第３図はこ
の発明の説明に供する電圧波形図、第４図この発
明の説明に供する周波数変換テーブルを示す図、
第５図はこの発明の説明に供する、主として
CPUの機能を説明するためのブロツク図、第６
図〜第１４図はこの発明の説明に供する動作の流
れ図、第１５図はこの発明の説明に供する電流刺
激発生回路の一構成例を示すブロツク図、第１６
図はこの発明の説明に供する電圧刺激発生回路の
一構成例を示すブロツク図である。 １０……刺激信号発生部、１２……ホスト部、
２０……入力部、３０……制御部、４０……電流
制御部、５０……電圧制御部、６０……制御方式
選択部、７０……出力部、８０……波形制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生体に電気刺激を与えるための電気刺激信号
   発生装置において、 条件設定及び調整用の入力部と、刺激信号発生
   部とを具え、 該刺激信号発生部は、前記入力部に接続されて
   いて該入力部で設定および調整した条件の制御情
   報が読出し自在に予め格納してある制御部と、前
   記制御情報によつて制御された電流刺激信号を発
   生する電流制御部と、前記制御情報によつて制御
   された電圧刺激信号を発生する電圧制御部と、前
   記制御信号によつてこれら電流刺激信号及び電圧
   刺激信号を交互に切換えて電気刺激信号として出
   力させる制御方式選択部とを含むことを特徴とす
   る低周波電気刺激信号発生装置。 ２ 前記電流及び電圧刺激信号の制御情報を波
   形、周波数及び強度から選ばれた一種以上の情報
   とし、該制御情報を前記入力部によつて選択かつ
   可変可能に構成してなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の低周波電気刺激信号発生
   装置。 ３ 前記電流及び電圧刺激信号の交互切換えをラ
   ンダムに行うことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の低周波電気刺激信号発生装置。 ４ 前記交互切換えの時間間隔を数秒〜数十秒の
   範囲内でランダムに設定出来ることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項に記載の低周波電気刺激信
   号発生装置。 ５ 前記電気刺激信号の周波数を０〜60Hz以内の
   値の低周波数とすることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の低周波電気刺激信号発生装
   置。